سلول ها می توانند از یوریدین، جزء RNA، به عنوان منبع انرژی استفاده کنند

بدن ما کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌ها را برای سوخت می‌سوزاند و اکنون، محققان مؤسسه Broad MIT و هاروارد و دانشگاه لوزان منبع انرژی مهم دیگری برای سلول‌ها کشف کرده‌اند: یوریدین، بلوک سازنده شیمیایی منحصر به فرد RNA.

یافته‌های جدید آن‌ها نشان می‌دهد که سلول‌های مختلف از سلول‌های ایمنی سالم گرفته تا سلول‌های سرطانی می‌توانند یوریدین را از RNA پردازش کنند، همانطور که در مورد قند انجام می‌دهند تا در زمانی که گلوکز محدود است، رشد کنند. تحقیقات قبلی نشان داده است که رژیم غذایی غنی از یوریدین منجر به چاقی و پیش دیابت در موش ها می شود، اما دانشمندان نمی دانستند که آیا یا چگونه سلول ها RNA را به ATP تبدیل می کنند، سلول های مولکولی برای انرژی می سوزند.

در مطالعه ای که امروز در متابولیسم طبیعتتیم تحقیقاتی یک مسیر بیوشیمیایی را مشخص کردند که سلول ها از آن برای تجزیه قند مشتق شده از یوریدین استفاده می کنند و سپس برای انرژی می سوزانند. محققان می گویند که هدف قرار دادن این مسیر به طور بالقوه می تواند به درمان سرطان ها و اختلالات متابولیک مانند دیابت کمک کند و به تنظیم پاسخ ایمنی کمک کند.

یافته‌ها از تیمی شامل الکسیس ژوردین، نویسندگان ارشد، استادیار دانشگاه لوزان در سوئیس است. و وامسی موتا، یکی از اعضای موسسه در Broad، استاد بیولوژی سیستم ها و پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد، و استاد زیست شناسی مولکولی در بیمارستان عمومی ماساچوست. و همچنین نویسندگان اول، اوون اسکینر، یک محقق فوق دکترا در آزمایشگاه موتا، و جوآن بلانکو-فرناندز، دکترای دکترا. دانشجو در آزمایشگاه Jourdain.

Jourdain که در زمان شروع مطالعه در آزمایشگاه Mootha عضو فوق دکترا بود، گفت: “جانداران زنده با RNA، به طور کلی به شکل ریبوزوم، و بنابراین یوریدین، مملو هستند.” “شما می توانید رژیم غذایی کم کربوهیدرات داشته باشید، اما تا زمانی که RNA در غذای شما وجود دارد، بدن شما می تواند آن RNA را به قند تبدیل کند.”

اوریدین به عنوان غذا

Jourdain به عنوان محققی در آزمایشگاه Mootha می خواست بداند که سلول ها از کدام ژن ها و مسیرهایی استفاده می کنند تا زمانی که مواد مغذی محدود هستند زنده بمانند. Jourdain و همکارانش با استفاده از یک صفحه نمایش ژنتیکی دریافتند که بیان دو ژن UPP1 و UPP2 به طور چشمگیری رشد سلول ها را در محیط های بدون گلوکز افزایش می دهد. این ژن ها آنزیم هایی را رمزگذاری می کنند که به تجزیه یوریدین کمک می کنند و سلول هایی که UPP1 و UPP2 را بیان می کنند، زمانی رشد کردند که یوریدین تنها منبع غذایی آنها بود.

جوردین به این فکر کرد که آیا سلول‌ها نیز می‌توانند یوریدین را از RNA استخراج کنند، بنابراین او RNA را به ظرفی از سلول‌های سرطانی در محیط‌های بدون قند اضافه کرد. در کمال تعجب، سلول‌ها رشد کردند و نشان می‌دهد که می‌توانند یوریدین را حتی زمانی که بخشی از RNA است پردازش کنند.

جوردین به یاد می آورد: «به یاد دارم که به دوستانم گفتم که آزمایش دیوانه‌واری انجام دادم که در آن سعی کردم سلول‌ها را با RNA تغذیه کنم. “فکر نمی‌کردم این کار موثر باشد – از دیدن رشد سلول‌ها بسیار متعجب شدم.”

برای بررسی بیشتر اینکه این مسیر در بین انواع سرطان رایج است، تیم از PRISM استفاده کرد، فناوری در Broad که امکان غربالگری با توان بالا صدها رده سلولی سرطان انسان را فراهم می کند. آنها به همراه تیم دیوید فیشر در دانشکده پزشکی هاروارد دریافتند که گلیکولیز از یوریدین به ویژه در ملانوما برجسته است، اما در سایر سرطان ها نیز رخ می دهد.

دانشمندان همچنین نشان دادند که این فرآیند در سلول‌های ایمنی رخ می‌دهد، جایی که یوریدین ممکن است با تامین انرژی برای سلول‌ها به حفظ پاسخ ایمنی کمک کند. الگوهای بیان ژن مستند شده توسط سایر محققان نشان می دهد که این مسیر احتمالاً در سلول های خونی، ریه ها، مغز و کلیه ها رخ می دهد.

اگرچه گلیکولیز از RNA و یوریدین گسترده است، اما توسط سلول تنظیم نمی شود، که می تواند پیامدهای مهمی در بیماری های متابولیک داشته باشد. این عدم تنظیم به این معنی است که سلول‌ها حتی زمانی که به انرژی نیاز ندارند به سوزاندن RNA یا یوریدین ادامه می‌دهند و می‌تواند به توضیح اینکه چرا رژیم‌های غذایی سرشار از یوریدین با چاقی، بیماری کبد چرب و پیش دیابت در موش‌ها مرتبط است کمک کند.

مهار گلیکولیز از یوریدین

Jourdain طیف وسیعی از راه ها را برای بهره برداری از این مسیر برای اهداف درمانی می بیند. دانشمندان می توانند مسیر سرطان ها را برای گرسنگی دادن به آنها مهار کنند یا از فعالیت سلول های ایمنی بیش فعال در اختلالات خودایمنی جلوگیری کنند. برعکس، آنها می توانند مسیری را برای تقویت سلول های ایمنی که با پاتوژن ها مبارزه می کنند، ارتقا دهند.

آزمایشگاه Jourdain اکنون در حال کار برای یافتن بازدارنده های مسیر و فیزیولوژی آنها در مدل های حیوانی است. در نهایت، آنها همچنین مایلند اثرات غذاهای غنی از RNA را بر چاقی در انسان مطالعه کنند.

جوردین می گوید: «ما میزان انرژی که از خوردن نوکلئوتیدها می توانیم به دست آوریم را دست کم گرفته ایم. این واقعا یک بازیکن جدید در زمینه متابولیسم و ​​تغذیه است.